DE102021134203A1

DE102021134203A1 - Netzwerkkomponente und Beleuchtungsnetzwerk

Info

Publication number: DE102021134203A1
Application number: DE102021134203.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Braunschmid
Original assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
Current assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2023-06-22

Abstract

Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem umfasst eine Anzahl von Netzwerkkomponenten, die miteinander über ein Netzwerk vorzugsweise ein Funknetzwerk wie zum Beispiel das Netz (13) vermascht sind. Vorzugsweise handelt es sich um ein nicht hierarchisches Netzwerk zum Beispiel auf Bluetooth-Basis. Fällt das Netzwerk (13) aus, überprüfen Steuerschaltungen (24) der beteiligten Netzwerkkomponenten (11) zunächst, ob über das allgemeine Versorgungsnetz (14a) weiterhin Betriebsspannung anliegt. Dies gilt insbesondere auch für Netzwerkkomponenten (11), die einen von einem drahtgebundenen Netz mit Information versorgten digitalen Eingang (D) aufweisen, wie beispielsweise die Netzwerkkomponente (11k) oder auch andere. Bei Wegfall der Digitalinformation an den betreffenden Eingängen (D) gehen die Netzwerkkomponenten (11) nicht automatisch auf Notbetrieb, sondern prüfen zuvor, ob die Versorgungsspannung des allgemeinen Versorgungsnetzes (14a) nicht doch noch vorhanden ist und aktivieren den Notbetrieb und somit die zweite Betriebsschaltung (23) nur dann, wenn dies nicht der Fall ist. Auf diese Weise wird unnötiger Notbetrieb vermieden und die Betriebsfähigkeit des Beleuchtungssystems (10) mit höherer Helligkeit aufrechterhalten, als wenn bei Ausfall des Netzes (13) sofort auf Notbetrieb mit niedriger Helligkeit umgeschaltet würde.

Description

Eine Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente zum Betrieb einer Lichtquelle in einem Netzwerk, bestehend aus mehreren solcher Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponenten, aus denen ein informationsübertragendes und -austauschendes Netzwerk gebildet ist. Ein solches Netzwerk kann dazu dienen, Lichtquellen des Beleuchtungssystems ein- und auszuschalten, zu dimmen oder die Lichtquellen anderweitig zu beeinflussen.
Aus der DE 20 2019 005 650 U1 ist ein System zur drahtlosen Steuerung von elektrischen Lasten, insbesondere auch Beleuchtungseinrichtungen mit LEDs bekannt. Die LED-Treiber können über ein Bluetooth-Netzwerk mit drahtlosem Schalter, einem Smartphone und/oder untereinander verbunden werden.
Für ein ähnliches Netzwerk empfiehlt die DE 11 2017 003 157 T5 , bei einem solchen intelligenten Netzwerk unwichtige Funktionen oder Geräte abzuschalten, und zwar mit dem Ziel, einen Spannungsabfall oder einen Spannungsausfall zu vermeiden.
Die DE 10 2021 105 552 A1 schlägt ein solches Netzwerk mit Notlichtbeleuchtungsanlage vor. Falls ein Ausfall der BUS-Kommunikation erfasst wird, wird die gesamte Notlichtbeleuchtungsanlage in einen sicheren Zustand überführt. Das Ausfallereignis wird von Modul zu Modul übertragen, wobei das empfangene Modul aufgrund seiner eigenen Programmierung, d.h. autark reagiert. Das Modul entscheidet, wie es mit einem Ereignis umgehen soll.
Weiterer Stand der Technik wird von folgenden Dokumenten gebildet:
DE 10 2017 200 036 A1 , DE 10 2016 212 108 A1 , DE 10 2016 011 815 B3 , DE 10 2014 202 720 A1 , WO 00/2014198 903 A2 .
Beim vernetzten Beleuchtungssystem kann es zu Netzausfällen kommen, und zwar sowohl zu Ausfällen des Elektroversorgungsnetzes, d.h. der Netzspannung als auch zu Ausfällen des Informationsübertragungsnetzwerks. In beiden Fällen soll der sichere Weiterbetrieb und bedarfsweise auch der Übergang zum Notbetrieb sichergestellt werden.
Davon leitet sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ab, eine verbesserte Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit der Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach Anspruch 1 gelöst:
Die erfindungsgemäße Netzwerkkomponente umfasst eine erste Betriebsschaltung, die einen für ein allgemeines Versorgungsnetz eingerichteten Wechselspannungseingang aufweist. Dieser ist typischerweise auf eine Spannung von 230 V und im Weiteren darauf ausgelegt, dort die zum Betrieb der LED sowie zum Decken eigener Verluste erforderliche Leistung aufzunehmen. Die Netzwerkkomponente kann außerdem eine zweite Betriebsschaltung aufweisen, die einen für ein Notstromversorgungsnetz eingerichteten Gleichspannungseingang aufweist. Dieser ist dazu ausgelegt, eine Gleichspannung aufzunehmen, die typischerweise geringer ist als die Spannung der Netzwechselspannung für die erste Betriebsschaltung. Der Gleichspannungseingang ist weiter darauf ausgelegt, die für den Betrieb einer Lichtquelle, zum Beispiel einer LED, erforderliche Betriebsleistung im Notstrombetrieb aufzunehmen. Die erste und die zweite Betriebsschaltung können ganz oder teilweise gleiche Schaltungskomponenten und Schaltkreise nutzen. Sie können jedoch auch ganz oder teilweise in unterschiedlichen Baueinheiten realisiert sein.
Die Netzwerkkomponente umfasst außerdem mindestens ein Netzwerk-Koppelmodul, das mit der ersten und/oder (wenn vorhanden) mit der zweiten Betriebsschaltung verbunden und dazu eingerichtet ist, sich in ein informationsübertragendes Netz aus weiteren Netzwerk-Koppelmodulen zu integrieren, die Knoten dieses Netzes bilden. Ein solches Netzwerk-Koppelmodul ist insbesondere ein zur drahtlosen Kommunikation eingerichtetes Koppelmodul; das Netz ist dementsprechend ein Funknetz. Weiter umfasst die erfindungsgemäße Netzwerkkomponente eine Steuerschaltung, die darauf eingerichtet ist, die Integrität des Netzes zu prüfen und bei zumindest teilweisem Ausfall des Netzes die erste oder (wenn vorhanden) die zweite Betriebsschaltung zu veranlassen, die Lichtquelle mit einem vorbestimmten Helligkeitsniveau zu betreiben.
Die Steuerschaltung kann Teil des Netzwerk-Koppelmoduls, der Betriebsschaltung oder auch eine gesonderte Komponente sein. Die erfindungsgemäße Netzwerkkomponente kann verschiedene Fehlerfälle unterscheiden und darauf angemessen reagieren:
A) Fällt beispielsweise das allgemeine Versorgungsnetz aus, kann das Netzwerk-Koppelmodul diesen Ausfall über das Netzwerk an eine Zentrale melden. Dies hat insbesondere dann seine Vorzüge, wenn der Ausfall des Versorgungsnetzes lediglich lokal stattfindet und beispielsweise wenige Lichtquellen oder wenige Räume betrifft. Es ist dazu möglich, das Netzwerk-Koppelmodul nach Ausfall des Versorgungsnetzes noch einige Sekunden oder Minuten aus einem lokalen Speicher weiter aktiv zu halten.
B) Ein weiterer Fehlerfall kann auftreten, wenn eine oder mehrere der Netzwerkkomponenten des Netzes einen DALI-Eingang aufweisen und über diesen Steuerbefehle empfangen. Fällt die DALI-Spannung aus, kann dies wiederum über das Netzwerk-Koppelmodul als entsprechende Nachricht an eine Zentrale oder andere Netzwerkkomponenten gemeldet werden. Das Netzwerk-Koppelmodul kann dabei weiter darauf eingerichtet sein, zu überprüfen, ob bei Ausfall der DALI-Spannung das Versorgungsnetz weiterhin aktiv ist. Die Steuerschaltung kann darauf eingerichtet sein, die erste Betriebsschaltung zu veranlassen, weiterhin den Betrieb der Lichtquelle aus dem allgemeinen Versorgungsnetz sicherzustellen. Es kann außerdem vorgesehen sein, die Lichtquelle dabei mit einem vorgegebenen, von der DALI-Steuerung unabhängigen Helligkeitsniveau zu betreiben. Stellt die Steuerschaltung oder das Netzwerk-Koppelmodul hingegen den zusätzlichen Ausfall der Wechselspannung des allgemeinen Versorgungsnetzes fest, kann eine Umschaltung auf Notstrombetrieb vorgenommen werden. Die Steuerschaltung ist darauf eingerichtet, dazu die zweite Betriebsschaltung zu aktivieren und die erste Betriebsschaltung zu deaktivieren. Die Steuerschaltung kann weiter dazu eingerichtet sein, den Notstrombetrieb wiederum mit einem vorgegebenen Helligkeitsniveau durchzuführen. Das Helligkeitsniveau kann fest vorgegeben oder durch eine Zentrale vorgegeben sein und vor Eintritt des Notbetriebsfalls über das Netz auf das Netzwerk-Koppelmodul übertragen worden sein.
C) Ein weiterer wesentlicher Fehlerfall ist der teilweise oder vollständige Ausfall des informationsübertragenden Netzes, sodass über das Netzwerk-Koppelmodul keine Steuerinformationen mehr empfangen oder übertragen werden. In diesem Fall stellt die Steuerschaltung den Verlust der Integrität des Netzes fest und veranlasst die erste oder die zweite Betriebsschaltung zum Betrieb der Lichtquelle mit einem vorbestimmten Helligkeitsniveau. Die Steuerschaltung ist darauf eingerichtet, die erste Betriebsschaltung zu aktivieren, falls die Versorgungsspannung des Versorgungsnetzes weiterhin aktiv ist. Andernfalls deaktiviert sie die erste Betriebsschaltung und aktiviert die zweite Betriebsschaltung. Das Netzwerk-Koppelmodul kann auch in diesem Fall weiter darauf eingerichtet sein, zu überprüfen, ob bei Ausfall des informationsübertragenden Netzes das Versorgungsnetz weiterhin aktiv ist. Die Steuerschaltung kann, wenn dies der Fall ist, darauf eingerichtet sein, die erste Betriebsschaltung zu veranlassen, weiterhin den Betrieb der Lichtquelle aus dem allgemeinen Versorgungsnetz weiter sicherzustellen. Es kann außerdem vorgesehen sein, die Lichtquelle dabei mit einem unabhängigen Helligkeitsniveau zu betreiben. Stellt die Steuerschaltung oder das Netzwerk-Koppelmodul hingegen den zusätzlichen Ausfall der Wechselspannung des allgemeinen Versorgungsnetzes fest, kann die Steuerschaltung darauf eingerichtet sein, eine Umschaltung auf Notstrombetrieb vornehmen. Die Steuerschaltung ist darauf eingerichtet, dazu die zweite Betriebsschaltung zu aktivieren und die erste Betriebsschaltung zu deaktivieren. Die Steuerschaltung kann weiter dazu eingerichtet sein, den Notstrombetrieb wiederum mit einem vorgegebenen Helligkeitsniveau durchzuführen. Das Helligkeitsniveau kann fest vorgegeben oder durch eine Zentrale vorgegeben sein und vor Eintritt des Notbetriebsfalls über das Netz auf das Netzwerk-Koppelmodul übertragen worden sein.
Die genannten Fehlerbehandlungsmechanismen ermöglichen insbesondere bei lediglich teilweisem oder auch vollständigem Ausfall des informationsübertragenden Netzes den Weiterbetrieb der an die Netzwerkkomponenten angeschlossenen Beleuchtungen. Dies insbesondere unter Nutzung der allgemeinen Stromversorgung, soweit noch vorhanden. Insbesondere kann erreicht werden, dass die Netzwerkkomponenten nicht schon dadurch auf Notstrombetrieb umschalten, dass die DALI-Signalübertragung ausgefallen ist.
Das informationsübertragende Netz ist vorzugsweise ein Funknetz. Dazu sind die Netzwerk-Koppelmodule vorzugsweise als Funkmodule ausgebildet. Insbesondere können sie als Bluetooth-Koppelmodule ausgebildet sein. Es werden somit die erforderlichen Reichweiten bereitgestellt, wohingegen andererseits nur ein geringer Stromverbrauch erforderlich ist.
Die erste und/oder die zweite Betriebsschaltung können außerdem einen digitalen Steuereingang aufweisen, der zur drahtgebundenen Kommunikation eingerichtet ist. Damit kann das aus den erfindungsgemäßen Netzwerkkomponenten gebildete Beleuchtungssystem mit anderen Beleuchtungssysteme und/oder anderen Steuereinrichtungen verbunden sein. Der digitale Steuereingang kann beispielsweise ein DALI-Eingang sein.
Vorzugsweise ist die Steuerschaltung darauf eingerichtet, das Netzwerk-Koppelmodul mit einer Anzahl anderer Netzwerk-Koppelmodule direkt zu koppeln, welche Anzahl geringer ist als die Anzahl der Knoten des gesamten Netzwerkes. Die Anzahl der Knoten des gesamten Netzwerks entspricht typischerweise der Anzahl der Netzwerk-Koppelmodule im Netzwerk. Dabei kann festgelegt werden, dass jedes Netzwerk-Koppelmodul mit maximal vier weiteren Netzwerk-Koppelmodulen direkt verbunden ist. Dennoch kann so sichergestellt werden, dass in dem Netzwerk alle Knoten (Netzwerk-Koppelmodule) auf mehreren Wegen erreichbar sind. Der Ausfall einzelner Funkverbindungen zwischen in Verbindung stehenden („benachbarten“) Knoten führt somit i.a. nicht zum Zerfall des Netzes, d.h. zur Nichterreichbarkeit einzelner Knoten.
Die Steuerschaltung kann einen Speicherplatz für die Anzahl der Knoten des gesamten Netzwerks und/oder einen Speicherplatz für die Anzahl aktiver Knoten des Netzwerks aufweisen. Weiter kann die Steuerschaltung darauf eingerichtet sein, von Zeit zu Zeit zu überprüfen, ob die Anzahl der erreichbaren und somit aktiven Knoten im Netzwerk so groß ist, wie die Anzahl der vorhandenen Knoten. Sollte dies nicht der Fall sein, sind einzelne Knoten unerreichbar. Die Steuerschaltung kann darauf eingerichtet sein, sofort oder, falls gewünscht, zu einem anderen Zeitpunkt eine Fehlermeldung zu erzeugen und über den noch funktionsfähigen Teil des Netzes auszusenden und so beispielsweise an eine zentrale Steuerungseinrichtung oder einen anderen Adressaten zu senden.
Die genannten Möglichkeiten und Vorzüge gelten auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer Lichtquelle mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Neben den genannten Vorteilen wird erreicht, dass die einzelnen Netzwerkkomponenten nur dann die zweite Betriebsschaltung und damit die Notbeleuchtungsbetriebsart aktivieren, wenn die Versorgungsspannung des allgemeinen Versorgungsnetzes ausgefallen ist, nicht aber, wenn lediglich das informationsübertragende Funk-Netzwerk und/oder die digitale Steuerung an dem digitalen Steuereingang funktionsunfähig geworden oder gestört ist.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen, aus Figuren der Zeichnung und/oder aus der zugehörigen Beschreibung. Es zeigen:

1 ein mit untereinander vernetzten, z.B. der Raumbeleuchtung dienenden Netzwerkkomponenten aufgebautes Netz;
2 bis 7 geeignete Netzwerkkomponenten des Netzes nach 1.

1 veranschaulicht ein Beleuchtungssystem 10, dass mehrere Netzwerkkomponenten 11 (11a ... 11k) umfasst, die jeweils an ein allgemeines Versorgungsnetz 14a und von denen mindestens einige an ein Notstromversorgungsnetz 14b angeschlossen sind. Weiter ist in 1 zumindest eine Netzwerkkomponente 12 veranschaulicht, die zum Beispiel durch ein tragbares mobiles Endgerät, zum Beispiel ein Smartphone, Tablet oder dergleichen gebildet sein kann. Die Netzwerkkomponente 13 kann somit zum Beispiel als Steuereinrichtung 12 angesehen werden. Es können eine oder mehrere weitere, nicht dargestellte Steuerungseinrichtungen vorgesehen sein.
Die Netzwerkkomponenten 11a bis 11k sind beispielsweise Betriebsgeräte für Lichtquellen zur Raumbeleuchtung. Sie bilden untereinander ein Netz 13, dessen Knoten die Netzwerkkomponenten 11a bis 11k einschließlich der Netzwerkkomponente 12 (Steuereinrichtung) sind. Die Knoten dieses Netzwerks sind untereinander durch dick ausgezeichnete Kanten 15 verbunden, über die benachbarte Knoten paarweise in informationsübertragender Verbindung stehen, wie beispielsweise die Netzwerkkomponenten 11a und 11b oder auch die Netzwerkkomponenten 11g und 11b. Weitere theoretisch mögliche Informationsübertragungswege sind als nicht genutzte Kanten 16 gestrichelt eingetragen. Die genutzten Informationsübertragungswege bilden ein maschenfreies Netz mit Baumstruktur. Sollte ein genutzter Informationsübertragungsweg ausfallen, können die Netzwerkkomponenten 11a bis 11k einen oder mehrere der bislang nicht genutzten, gestrichelt dargestellten Informationsübertragungswege aktivieren und nutzen.
Die Netzwerkkomponenten 11a bis 11k können nach jeder der in den 2 bis 6 veranschaulichten Grundstrukturen oder auch nach 7 realisiert sein. Diese veranschaulicht die Einbindung einer Netzwerkkomponente 11 in ein Versorgungsnetz 14, das normalerweise Wechselspannung (z.B. 230 V_AC) und im Notstromfall Gleichspannung (z.B. 24 V_DC oder 230 V_DC) führt. Diese Netzwerkkomponente weist einen kombinierten Eingang AC/DC auf und erkennt den Notstromfall automatisch, wenn statt Wechselspannung Gleichspannung anliegt. Zur Gleichspannungsversorgung dient eine Akkumulatoren-Batterie 14c. Eine Umschalt- und Ladeschaltung 14d ist dazu eingerichtet, die Akkumulatoren-Batterie 14c zu laden und im Notstromfall mit einem kombinierten Netz- und Notstrom-Eingang AC/DC zu verbinden. Außerdem kann die Umschalt- und Ladeschaltung 14d dazu eingerichtet sein, über den Netzspannungseingang AC ankommende DALI-Signale an den kombinierten Netz- und Notstrom-Eingang AC/DC der Netzwerkkomponente 11 weiterzuleiten. Die Akkumulatoren-Batterie 14c kann in einem Gebäude zentral untergebracht sein und zur Versorgung einiger oder aller Netzwerkkomponenten 11 dienen.
2 veranschaulicht dabei zunächst eine Netzwerkkomponente 11 ohne Notstrombetriebsmöglichkeit. Auch solche Netzwerkkomponenten können in das Netz 13 nach 1 integriert sein. Die Netzwerkkomponente umfasst eine erste Betriebsschaltung 17 mit dem Eingang AC, der zum Anschluss an ein allgemeines Versorgungsnetz 14a (230 V Wechselstromnetz) eingerichtet ist. Ein Ausgang 18 stellt die zum Betrieb einer Lichtquelle 19 erforderliche Betriebsleistung mit der dazu passenden Spannung und den dazu passenden Strom bereit.
Die Lichtquelle 19 kann zum Beispiel eine LED-Lichtquelle sein. Die Betriebsschaltung 18 kann außerdem einen digitalen Steuereingang D aufweisen, der beispielsweise darauf eingerichtet ist, nach dem DALI-Standard zu arbeiten. Es können auch mehrere der Komponenten in einem Betriebsgerät zusammengefasst sein oder als Einzelgeräte mit Schnittstellen (Steckverbindern, Klemmen zur Verbindung) ausgeführt sein.
An den digitalen Steuereingang D ist ein Netzwerk-Koppelmodul 20 angeschlossen, das mit einer Antenne 21 versehen sein kann, um eine Funkkommunikation mit anderen Netzwerk-Koppelmodulen aufzubauen. Das Netzwerk-Koppelmodul 20 kann zum Beispiel ein Bluetooth-Koppelmodul sein. Zur Spannungsversorgung kann das Netzwerk-Koppelmodul 20 Betriebsleistung von der ersten Betriebsschaltung, oder wie in 2 beispielhaft veranschaulicht, über ein Netzteil 22 aus dem allgemeinen Versorgungsnetz erhalten.
Die Netzwerkkomponente 11 kann anstelle des für das allgemeine Versorgungsnetz 14a eingerichteten Eingangs AC auch einen für das Notstromversorgungsnetz 14b eingerichteten Eingang DC aufweisen. Während die Netzwerkkomponente 11 im ersten Fall ausschließlich für Netzbetrieb geeignet ist, ist sie im zweiten Fall ausschließlich für Notstrombetrieb geeignet. Beide Arten von Netzwerkkomponenten 11 können in ein erfindungsgemäßes Netz 13 integriert sein.
3 veranschaulicht eine Netzwerkkomponente 11, für die die obige Beschreibung entsprechend gilt. Zusätzlich gilt, dass das Betriebsgerät die erste Betriebsschaltung 17 für Netzbetrieb und eine zweite Betriebsschaltung 23 für Notstrombetrieb in einer Baueinheit integriert. Die Netzwerkkomponente 11 kann wie schon die Netzwerkkomponenten 11 nach 2 eine Steuerschaltung 24 aufweisen, die den Betrieb der ersten Betriebsschaltung 17 sowie gegebenenfalls den Betrieb der zweiten Betriebsschaltung 23 steuert. Insbesondere kann die Steuerschaltung 24 darauf eingerichtet sein, den Betrieb der ersten Betriebsschaltung 17 und/oder der zweiten Betriebsschaltung 23 in Abhängigkeit von vorliegenden Fehlerfällen zu steuern:
Ein erster Fehlerfall ist der Ausfall der allgemeinen Versorgungsspannung an dem Eingang AC. In einem solchen Fall wird die Netzwerkkomponente 11 nach 2 stillgesetzt. Die Steuerschaltung 24 kann aber das Netzwerk-Koppelmodul 20 veranlassen, z.B. mittels vorhandener Restenergie, z.B. der Ladung eines Speicherkondensators, ein Fehlersignal auszusenden, das den lokalen Ausfall der allgemeinen Versorgungsspannung an dem Eingang AC signalisiert.
In der Ausführung nach 3 schaltet die Steuerschaltung 24 bei Ausfall der Versorgungsspannung an dem Eingang AC die erste Betriebsschaltung 17 ab und aktiviert die zweite Betriebsschaltung 23, die Spannung und Betriebsleistung von dem Gleichspannungseingang DC erhält. Zugleich kann sie die zweite Betriebsschaltung 23 entsprechend der zuletzt von dem Netzwerk-Koppelmodul 20 erhaltenen Information weiterbetreiben. Alternativ kann die Steuerschaltung 24 die Lichtquelle 19 mit niedriger fest vorgegebener Leistung weiterbetreiben. Außerdem kann die Steuerschaltung 24 das Netzwerk-Koppelmodul 20 veranlassen, ein Fehlersignal auszusenden, das den Ausfall der allgemeinen Versorgungsspannung an dem Eingang AC signalisiert. Alternativ kann das Netzwerk-Koppelmodul 20 bei dieser und allen anderen Ausführungsformen dazu vorgesehen sein, bei Ausfall der allgemeinen Versorgungsspannung an dem Eingang AC eigenständig, d.h. ohne Veranlassung durch die Steuerschaltung 24, den Einbruch der Versorgungsspannung festzustellen und ein entsprechendes Fehlersignal über die Antenne 21 auszusenden. Die dazu erforderliche Sendeleistung kann das Netzwerk-Koppelmodul 20 einen in ihm selbst enthaltenen Speicher entnehmen, beispielsweise einem Kondensator.
4 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Netzwerkkomponente 11, bei der das Netzwerk-Koppelmodul 20 Teil der ersten Betriebsschaltung ist. Diese kann als eigenständige Baueinheit als Gerät mit eigenem Gehäuse ausgebildet sein. Zusätzlich kann die zweite Betriebsschaltung 23 in Gestalt eines gesonderten Geräts vorliegen. Die beiden Geräte können an ihren Ausgängen untereinander und mit der Lichtquelle 19 verbunden sein. Die zweite Betriebsschaltung 23 kann dabei darauf eingerichtet sein, nur dann an ihrem Ausgang Spannung und Strom zum Betrieb der Lichtquelle 19 abzugeben, wenn von dem Ausgang 18 der ersten Betriebsschaltung weder Spannung noch Strom geliefert werden. Dazu kann die zweite Betriebsschaltung 23 eine Überwachungseinrichtung aufweisen. Die Steuerschaltung 24 kann in diesem Fall Teil der ersten Betriebsschaltung 17 sein.
5 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Netzwerkkomponente 11, die weitgehend mit der Netzwerkkomponente 11 gemäß 4 übereinstimmt. Zusätzlich weist jedoch die zweite Betriebsschaltung 23 einen digitalen Steuereingang D auf, der beispielsweise darauf eingerichtet sein kann, nach dem DALI-Standard zu arbeiten. Die erste Betriebsschaltung 17 kann entsprechend 4 ein eigenes Netzwerk-Koppelmodul 20 aufweisen (nicht dargestellt). Zusätzlich oder alternativ kann die erste Betriebsschaltung 17 einen digitalen Steuereingang D aufweisen (gestrichelt dargestellt). Die erste Betriebsschaltung 17 kann jedoch auch ohne Netzwerk-Koppelmodul und ohne digitalen Steuereingang ausgebildet sein.
Die zweite Betriebsschaltung 23 weist bei dieser Ausführungsform der Netzwerkkomponente 11 einen digitalen Steuereingang D auf, beispielsweise nach dem DALI-Standard. An diesen kann das Netzwerk-Koppelmodul 20 angeschlossen sein, das über ein Versorgungsteil 25 an die zur Notstromversorgung dienende Gleichspannung DC angeschlossen ist. Wenn die Gleichspannung an dem Eingang DC passt, kann das Netzwerk-Koppelmodul 20 ohne Zwischenschaltung des Versorgungsteils 25 auch direkt an den Eingang DC angeschlossen sein.
Eine weitere Variante der Netzwerkkomponente 11 geht aus 6 hervor. In dieser Ausführung weisen sowohl die erste Betriebsschaltung 17 wie auch die zweite Betriebsschaltung 23 jeweils einen digitalen Steuereingang D auf, der jeweils über einen Digital-BUS die beiden Betriebsschaltungen 17, 23 mit dem Netzwerk-Koppelmodul 20 und der Steuerschaltung 24 verbindet. Der digitale Steuereingang D kann wiederum darauf eingerichtet sein, nach dem DALI-Standard zu arbeiten. Das Netzwerk-Koppelmodul 20 und/oder die Steuerschaltung 14 können über das Netzteil 22 und alternativ das Versorgungsteil 25 mit Betriebsspannung, d.h. auch entsprechender Betriebsleistung versorgt sein.
Das Beleuchtungssystem 10 mit den über das Netz 13 gekoppelten Netzwerkkomponenten 11a bis 11k arbeitet wie folgt:
Zur Beschreibung des Betriebs wird zunächst davon ausgegangen, dass an den Netzwerkkomponenten 11 die Netzspannung des allgemeinen Versorgungsnetzes AC anliegt. An den notbetriebsfähigen Netzwerkkomponenten 11a bis 11i sowie 11k liegt außerdem die Gleichspannung des Notstromversorgungsnetzes DC an. Netzwerkkomponenten ohne Notbetriebsfähigkeit, wie beispielsweise die Netzwerkkomponente 11j, sind mit dem Notstromnetz nicht verbunden. Sie können beispielsweise gemäß 2 aufgebaut sein. Die übrigen Netzwerkkomponenten 11a bis 11i sowie 11k sind nach einem der in den 3 bis 6 veranschaulichten Prinzipien realisiert.
Die einzelnen Netzwerkkomponenten 11a bis 11k sind miteinander vernetzt und bilden das aus 1 ersichtliche Netz 13. In jeder Netzwerkkomponente 11a bis 11k hat die jeweilige Steuerschaltung 24 dabei die Anzahl der Netzwerkkomponenten 11a bis 11k, d.h. die Anzahl der Netzwerkknoten abgespeichert. Außerdem hat sie auf einem entsprechenden Speicherplatz eine Anzahl benachbarter Knoten abgespeichert, zu denen eine aktive Verbindung etabliert ist. Beispielsweise speichert die Netzwerkkomponente 11j die Adressen der Netzwerkkomponenten 11e und 11h als „benachbarte“ Netzwerkknoten, zu denen die Netzwerkkomponente 11j bedarfsweise in Datenaustausch tritt. Regelmäßig oder gelegentlich überprüfen die Netzwerkkomponenten 11a bis 11k die Anzahl der insgesamt erreichbaren Netzwerkkomponenten und vergleichen diese Anzahl mit der abgespeicherten Zahl (im Beispiel 11, wenn die Netzwerkkomponente 12 nicht mitgerechnet wird). Dies kann von den Steuerschaltungen 24 durchgeführt werden. Veranlasst die jeweilige Steuerschaltung 24 einer Netzwerkkomponente 11a bis 11k einen Test zur Bestimmung der Anzahl der erreichbaren Netzwerkknoten und kommt dabei eine Anzahl (zum Beispiel 9 oder 10) zustande, die geringer ist als die abgespeicherte Anzahl aller Knoten, kann die betreffende Netzwerkkomponente sogleich ein Fehlersignal senden, um den Fehlerzustand zum Beispiel an eine Zentrale, zum Beispiel die Netzwerkkomponente 12 zu melden.
Die Netzwerkkomponente kann darauf eingerichtet sein, drei verschiedene Reaktionsstufen zu realisieren:

a) Eine Netzwerkkomponente reagiert sofort, falls nicht das gesamte System erreichbar ist.
b) Eine Netzwerkkomponente reagiert, wenn ein bestimmter Prozentsatz der Netzwerkkomponenten des Netzwerks ausgefallen ist.
c) Eine Netzwerkkomponente reagiert erst dann, wenn sie keine andere Netzwerkkomponente des Netzwerks erreichen kann.

Die Netzwerkkomponente kann dazu eingerichtet sein in einem der Fälle a), b), c) von einem Stand-By (Licht aus) in einen Zustand zu wechseln, der eine sichere Lichthelligkeit beinhaltet, und zwar vorzugsweise unabhängig von Eingangssignalen, wie Tasterbetätigungen oder Bewegungsmelder-Signalen. Die Energieversorgung hierzu kann durchaus durch das Versorgungsnetz AC (230 V) bereitgestellt sein.
Verliert die betrachtete Netzwerkkomponente, zum Beispiel die Netzwerkkomponente 11j, ihre Funkverbindung zu den zugehörigen Netzwerkknoten, d.h. den Netzwerkkomponenten 11e und 11h, hat die betreffende Netzwerkkomponente 11j keine Steuerinformation mehr. Ist sie nach dem Beispiel der Netzwerkkomponente 11 gemäß 3 aufgebaut, überprüft die Steuerschaltung 24 zunächst, ob das allgemeine Versorgungsnetz ausgefallen ist oder nicht. Falls ein Ausfall vorliegt, legt die Steuerschaltung 24 die Betriebsschaltung 17 still und aktiviert die Betriebsschaltung 23, um Notbetrieb herzustellen. Damit wird die Steuerschaltung 23 aus dem Gleichspannungsnetz DC gespeist. Es können auch die Hilf-Versorgungen 22 und 25 und die Leistungsversorgungen 17 und 23 immer parallel in Betrieb sein, so dass keine aktive Umschaltung erforderlich ist. Idealerweise ist dann die jeweilige Versorgung derart konstruiert dass ein Energiefluss aus der AC Versorgung bevorzugt wird. Die Lichtquelle 19 erhält nun eine Strom- und Spannungsversorgung, um ein vorbestimmtes Helligkeitsniveau zu erzeugen.
Bei der Netzwerkkomponente 11 gemäß 4 aktiviert die Steuerschalung 24 bei Ausfall des Versorgungsnetzes AC gleichfalls die zweite Betriebsschaltung 23, um Notbetrieb zu ermöglichen. Die erste Betriebsschaltung 17 ist in diesem Fall stillgelegt.
Ebenso verfährt die Steuerschaltung 24 bei den Netzwerkkomponenten 11 gemäß 5 oder 6.
Allen Netzwerkkomponenten 11 ist jedoch gemeinsam, dass die Steuerschaltung 24 bei Ausfall des Netzes 13 nicht unmittelbar in Notbetrieb übergeht, sondern zunächst prüft, ob weiterhin die Versorgungsspannung des allgemeinen Versorgungsnetzes 14a anliegt. Wenn dies der Fall ist, bleibt die erste Betriebsschaltung 17 aktiv. Die zweite Betriebsschaltung 23 wird hingegen nicht aktiviert. Wegen des Ausfalls der Betriebsinformation durch den Ausfall des Netzes 13 wechseln die Netzwerkkomponenten 11 jedoch in eine vorgegebene Betriebsart, indem die Steuerschaltung 24 dann eine vorgegebene Helligkeit für die Lichtquelle 19 einstellt. Diese Helligkeit kann auch eine vorgegebene mittlere Helligkeit sein.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem umfasst eine Anzahl von Netzwerkkomponenten 11, die miteinander über ein Netzwerk vorzugsweise ein Funknetzwerk, wie zum Beispiel das Netz 13, vermascht sind. Vorzugsweise handelt es sich um ein nicht hierarchisches Netzwerk zum Beispiel auf Bluetooth-Basis. Fällt das Netzwerk 13 aus, überprüfen Steuerschaltungen 24 der beteiligten Netzwerkkomponenten 11 zunächst, ob über das allgemeine Versorgungsnetz 14a weiterhin Betriebsspannung anliegt. Dies gilt insbesondere auch für Netzwerkkomponenten 11, die einen von einem drahtgebundenen Netz mit Information versorgten digitalen Eingang D aufweisen, wie beispielsweise die Netzwerkkomponente 11k oder auch die Netzwerkkomponenten 11 nach 2, 3, 5 oder 6. Bei Wegfall der Digitalinformation an den betreffenden Eingängen D gehen die Netzwerkkomponenten 11 nicht automatisch auf Notbetrieb, sondern prüfen zuvor, ob die Versorgungsspannung des allgemeinen Versorgungsnetzwerks 14a nicht doch noch vorhanden ist, und aktivieren den Notbetrieb und somit die zweite Betriebsschaltung 23 nur dann, wenn dies nicht der Fall ist.
Auf diese Weise wird unnötiger Notbetrieb vermieden und die Betriebsfähigkeit des Beleuchtungssystems 10 mit höherer Helligkeit aufrechterhalten, als wenn bei Ausfall des Netzes 13 sofort auf Notbetrieb mit niedriger Helligkeit umgeschaltet würde.
Bezugszeichenliste

10: Beleuchtungssystem
11: Netzwerkkomponenten (11a ... 11k)
AC: allgemeines Versorgungsnetz 230V~
DC: Notstromversorgungsnetz
12: Netzwerkkomponente / Steuereinrichtung
13: Netz
14: Versorgungsleitungen
14a: allgemeines Versorgungsnetz
14b: Notstromversorgungsnetz
14c: Lade- und Umschalteinrichtung
14d: Akkumulatoren-Batterie
15: Kante
16: nicht realisierte Verbindungen / Kanten
17: erste Betriebsschaltung
18: Ausgang
19: Lichtquelle
D: digitaler Steuereingang (DALI)
20: Netzwerk-Koppelmodul
21: Antenne
22: Netzteil
23: zweite Betriebsschaltung
24: Steuerschaltung
25: Versorgungsteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202019005650 U1 [0002]
DE 112017003157 T5 [0003]
DE 102021105552 A1 [0004]
DE 102017200036 A1 [0006]
DE 102016212108 A1 [0006]
DE 102016011815 B3 [0006]
DE 102014202720 A1 [0006]
WO 00/2014198903 A2 [0006]

Claims

Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente (11) zum Betrieb einer Lichtquelle (19), mit einer ersten Betriebsschaltung (17), die einen für ein allgemeines Versorgungsnetz (14a) eingerichteten Wechselspannungseingang (AC) aufweist, mit einem Netzwerk-Koppelmodul (20), das mit der ersten Betriebsschaltung (17) verbunden und dazu eingerichtet ist, sich in ein informationsübertragendes Netz (13) aus weiteren Netzwerk-Koppelmodulen (20) zu integrieren, die Knoten dieses Netzes (13) bilden, einer Steuerschaltung (24), die darauf eingerichtet ist, die Integrität des Netzes (13) zu prüfen und bei zumindest teilweisem Ausfall des informationsübertragenden Netzes (13) zu prüfen, ob das allgemeine Versorgungsnetz (14a) weiterhin aktiv ist, und, wenn dies der Fall ist, die erste Betriebsschaltung (17) zu veranlassen, die Lichtquelle (19) mit einem vorbestimmten Helligkeitsniveau zu betreiben.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zweite Betriebsschaltung (23) aufweist, die einen für ein Notstromversorgungsnetz (14b) eingerichteten Gleichspannungseingang (DC) aufweist und die mit dem Netzwerk-Koppelmodul (20) verbunden ist.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das allgemeine Versorgungsnetz (14a) ein 230 V - Netz ist.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das allgemeine Versorgungsnetz (14a) und ein zur Notstromversorgung vorgesehenes Gleichspannungsnetz (14b) gemeinsame zu den Netzwerkkomponenten (11) führende Leitungen nutzen, die über eine Umschalt- und Ladeschaltung (14d) mit einer zentralen Akkumulatoren-Batterie (14c) verbunden sind.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betriebsschaltung (17) und die zweite Betriebsschaltung (23) gesonderte Baueinheiten sind.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betriebsschaltung (17) und die zweite Betriebsschaltung (23) als eine gemeinsame Baueinheit ausgebildet sind.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk-Koppelmodul (20) ein Bluetooth-Koppelmodul ist.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betriebsschaltung (17) einen zur drahtgebundenen Kommunikation eingerichteten digitalen Steuereingang (D) aufweist.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Betriebsschaltung (23) einen zur drahtgebundenen Kommunikation eingerichteten digitalen Steuereingang (D) aufweist.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Steuereingang (D) darauf eingerichtet ist, nach dem DALI-Standard zu arbeiten.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (24) darauf eingerichtet ist, das Netzwerk-Koppelmodul (20) mit einer Anzahl anderer Netzwerk-Koppelmodule (20) direkt zu koppeln, die geringer ist als die Anzahl der Knoten des gesamten Netzes (13).
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (24) einen Speicherplatz für die Anzahl der Knoten des gesamten Netzes (13) aufweist.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (24) einen Speicherplatz für die Anzahl aktiver Knoten des gesamten Netzes (13) aufweist.
Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (24) darauf eingerichtet ist, bei einem zumindest teilweisen Ausfall des Netzes vor Aktivierung der zweiten Betriebsschaltung (23) zunächst zu prüfen, ob in dem Versorgungsnetz (14a) weiterhin Versorgungsspannung vorhanden ist und die zweite Betriebsschaltung (23) nur dann zu aktivieren, wenn dies nicht der Fall ist.
Verfahren zum Betrieb einer Lichtquelle (19) als Beleuchtungssystem-Netzwerkkomponente, bei dem eine Betriebsschaltung (17) von einem allgemeinen Versorgungsnetz (14a) mit Wechselspannung (AC) betrieben wird, und/oder eine zweite Betriebsschaltung (23) von einem Notstrom-Versorgungsnetz (14b) mit Gleichspannung (DC) betrieben wird, sich ein Netzwerk-Koppelmodul (20) in ein Netz (13) aus weiteren Netzwerk-Koppelmodulen (20) integriert, um einen Knoten dieses Netzes (13) zu bilden, wobei eine Steuerschaltung (24) die Integrität des Netzes (13) prüft und bei zumindest teilweisem Ausfall des Netzes (13) die Betriebsschaltung (17, 23) mit einem vorbestimmten Helligkeitsniveau der Lichtquelle (19) betreibt, wenn das Versorgungsnetz (14a) Wechselspannung an den Wechselspannungseingang (AC) liefert.